[로봇산업 2편] 로봇기술의 핵심요소와 산업별 적용사례

로봇이 이미 우리 생활 속에 스며들며, 점점 개인에게 다가오고 있습니다.

Jun 1. 2025

173번째 글 [모빌리티 편] (25년 12번째 글)

우리는 하루에 몇 번 로봇을 보고 있을까요?

병원에서 수술용 메스를 정밀하게 조작하는 로봇 의사, 공장에서 인간과 나란히 협업하며 제품을 조립하는 로봇 동료, 그리고 우리 집 앞까지 택배를 배달해 주는 자율주행 로봇까지 - 이제 로봇은 더 이상 먼 미래의 이야기가 아닙니다. 한국의 한 제조업체는 로봇 도입으로 생산성을 100% 향상하고 불량률을 완전히 제거하는 놀라운 성과를 달성했으며, 쿠팡의 물류센터에서는 1,000여 대의 로봇이 24시간 쉬지 않고 우리의 주문을 처리하고 있습니다. 하지만 정말 흥미로운 것은 이러한 변화의 속도입니다. 불과 몇 년 전까지만 해도 실험실에서나 볼 수 있었던 기술들이 이제 우리 일상 곳곳에 스며들고 있습니다. 서울의 한 호텔에서는 로봇이 엘리베이터를 타고 객실까지 룸서비스를 배달하고, 병원에서는 로봇이 의료진과 함께 환자를 돌보며, 심지어 치매 예방을 위한 반려 로봇까지 등장했습니다.

그렇다면 이 모든 변화를 가능하게 한 핵심 기술은 무엇일까요? 로봇이 단순한 기계에서 지능적인 파트너로 진화할 수 있었던 비밀은 어디에 있을까요? 그리고 이러한 로봇 혁명이 우리의 일자리와 삶의 방식을 어떻게 바꿔놓을까요? 오늘은 이러한 질문에 대답해 보고자 합니다.

로봇 산업 이야기는 총 4편에 걸쳐서 이야기할 예정입니다. 아래 글과 함께 읽으시면 더욱 좋습니다.

[로봇산업 1편] 로봇산업의 시대적 의미와 글로벌 시장 동향

[로봇산업 2편] 로봇기술의 핵심 요소와 산업별 적용 사례

[로봇산업 3편] 로봇산업의 비즈니스 모델과 생태계 구축

[로봇산업 4편] 로봇과 함께하는 미래사회: 변화와 준비

2편 로봇기술의 핵심요소와 산업별 적용사례 목차는 다음과 같습니다.

1. 로봇기술의 핵심 요소와 기술적 진보

2. 산업별 로봇 적용 사례와 가치 창출

2.1. 제조업의 로봇 혁신과 스마트 팩토리 구현

2.2. 물류·유통 분야의 로봇 혁명과 배송 혁신

2.3. 의료·헬스케어 분야의 수술 로봇과 돌봄 혁신

2.4. 농업·식품 및 건설·인프라 분야의 로봇 혁신

2.5. 서비스·접객 분야와 로봇 기술 실증 현황

3. 로봇 기술 상용화 과정과 미래 전망

이 글에서는 현재 진행되고 있는 로봇 기술의 놀라운 발전상을 살펴보고, 센서부터 인공지능까지 로봇을 구성하는 핵심 기술들이 어떻게 혁신을 이뤄내고 있는지 알아보고자 합니다. 또한 제조업, 의료, 물류, 농업 등 다양한 산업 현장에서 로봇이 창출하고 있는 실질적인 가치와 성과를 구체적인 사례를 통해 확인하고, 실험실에서 상용화까지 이어지는 복잡한 과정과 앞으로 우리가 맞이하게 될 로봇과 함께하는 미래 사회의 모습을 그려보겠습니다

1. 로봇기술의 핵심 요소와 기술적 진보

1.1 로봇의 기본 구성 요소

1) 센서 기술의 발전과 현황

로봇의 센서 기술은 외부 환경으로부터 데이터를 수집하여 로봇이 주변 상황을 인식하고 적절히 반응할 수 있도록 하는 핵심 구성 요소입니다. 센서는 크게 광학 센서, 가속 센서, 촉각 센서, 음향 센서, 온도 센서, 화학 센서 등으로 분류되며, 각각의 용도와 특성에 따라 다양한 분야에서 활용되고 있습니다.

광학 센서에는 카메라, 라이다(LiDAR), 인프라레드 센서가 포함되어 객체 인식, 거리 측정, 환경 매핑 등에 활용되며, 촉각 센서는 압력, 진동, 표면 질감을 감지하여 로봇이 물체를 안전하게 조작할 수 있도록 지원합니다. 음향 센서는 소리를 감지하여 음향 위치 정보를 제공하며, 최근에는 유연한 압전 센서와 인공 휘발유 센서 등 바이오 영감을 받은 센서 기술이 개발되어 로봇의 촉감과 모션 감지 기능이 크게 향상되고 있습니다. 가속센서의 경우, 가속도, 각속도 등을 수집하여 위치 추정에 활용됩니다.

로봇에 사용되는 센서 : 광학, 음향, 촉각 등

센서는 다음과 같이 구분되기도 하며, 국내/해외 주요 업체들이 관련 센서를 활용하여 다양한 영역에서 응용하여 사용하고 있기도 합니다.

2) 액추에이터와 구동 시스템의 진화

액추에이터는 로봇의 물리적 행동을 가능하게 하는 핵심 구성 요소로, 센서에서 수집된 데이터를 바탕으로 실제 움직임을 구현하는 역할을 담당합니다. 주요 액추에이터 유형으로는 전기 모터, 유압 액추에이터, 공압 액추에이터, 인공 근육 등이 있으며, 각각의 특성에 따라 다양한 용도로 활용되고 있습니다.

전기 모터는 정밀한 위치 제어가 가능하여 로봇 팔, 다리, 바퀴 등의 움직임을 정교하게 제어하는 데 가장 일반적으로 사용되며, 유압 액추에이터는 큰 힘이 필요한 건설 현장이나 중공업에서 활용됩니다.

공압 액추에이터는 경량이면서 빠른 움직임이 요구되는 포장 라인에서 사용되고 있으며, 최근에는 모터, 감속기, 센서, 제어기를 하나로 통합한 스마트 액추에이터가 주목받고 있습니다. 이러한 통합형 구조는 설계를 단순화하고 시스템 구성의 복잡도를 줄이며, 별도의 외부 제어 장치 없이도 실시간 상태 모니터링과 정밀한 제어가 가능한 장점을 제공합니다.

Actuators

액추에이터를 구성하는 모터와 감속기이며 모터와 제어구동부를 합쳐 서보모터로 불리며, 센서 엔코더를 탑재해 정밀 위치/속도제어가 가능합니다.

※ 엔코더 : 물리적 데이터를 전자적 데이터로 변화해 주는 것으로 모터의 회전속도 및 방향 등을 감지하는 융합센서 모터 가격의 30~50%를 차지하는 핵심부품입니다.

감속기는 로봇의 관절마다 사용되어 6축 다관절 로봇의 경우 6개의 감속기가 필요하며, 모터에 결합되어 출력 회전수를 감소시켜 높은 회전 출력 토크를 얻는 역할을 합니다.

3) 제어 시스템의 기본 원리와 소프트웨어 기법

로봇의 제어 시스템은 로봇의 두뇌에 해당하며, 센서에서 수집된 데이터를 처리하고 분석하여 로봇의 다음 행동을 결정하는 핵심 구성 요소입니다. 이중 소프트웨어는 하드웨어를 효율적으로 운영하는 핵심 요소로 로봇이 정밀하게 동작하려면 적절한 소프트웨어 아키텍처와 제어 알고리즘이 필요합니다.

제어 시스템의 핵심 원리는 크게 두 가지로 나뉩니다. 개회로 제어(Open-loop Control)는 피드백 없이 미리 설정된 명령을 수행하는 방식이고, 폐회로 제어(Closed-loop Control)는 센서 피드백을 받아 실시간으로 수정하는 방식입니다. 특히 폐회로 제어 방식에서는 PID(Proportional-Integral-Derivative) 제어 기법이 많이 사용되어 목표값과 실제 값의 차이를 보정하면서 정밀하게 로봇을 움직이도록 합니다. 즉 비례 제어 (P: Proportional) - 현재 오차를 기반으로 조절하고, 적분 제어 (I: Integral) - 오차가 누적되는 것을 보정, 미분 제어 (D: Derivative) - 오차 변화량을 조정해 진동을 줄입니다.

다른 제어 기법으로 ROS (Robot Operating System)이 있으며, 센서 데이터를 처리하여, 로봇의 이동 경로를 계산하여 최적화하고, 다양한 로봇 시스템 간의 데이터를 공유합니다. 상태 머신 (State Machine)은 로봇이 여러 작업을 수행할 때는 상태 머신을 활용해 로직을 제어합니다. 상태 머신은 로봇이 어떤 상태에서 어떤 행동을 해야 하는지를 결정하는 알고리즘으로 예를 들어, 자율주행 로봇은 다음과 같은 상태 머신을 가질 수 있습니다.

� 정지 상태: 목적지 정보 입력 전 대기

� 경로 탐색: 최적 경로를 계산

�️ 이동 중: 장애물 감지 및 주행

✅ 목적지 도착: 목표 지점에서 정지

4) 전원 및 에너지 관리 기술

로봇의 전원 공급 장치는 로봇에 에너지를 공급하는 시스템으로, 배터리나 외부 전원에서 전력을 받아 로봇의 작업 시간과 효율성을 결정하는 중요한 요소입니다. 휴대성이 중요한 로봇에서는 가벼우면서도 고용량의 배터리가 필요하며, 에너지는 전기, 공압 또는 수력의 형태로 로봇 센서, 액추에이터 및 해당 컨트롤러에 제공됩니다. 최근 로봇 기술의 발전과 함께 에너지 효율성 향상이 중요한 과제로 대두되고 있으며, 재생 에너지 시스템은 로봇이 운영되는 동안 발생하는 에너지를 회수하고 재활용하여 에너지 소비를 감소시키는 역할을 합니다.

태양광 및 풍력과 같은 재생 가능한 에너지원이 로봇의 전원 공급에 활용되고 있으며, 고성능 및 저전력 센서와 액추에이터의 개발은 로봇의 에너지 소비를 줄이는 데 중요한 역할을 하고 있습니다. 자동화 기술과 자체 진단 시스템은 로봇의 운영 및 유지보수 과정에서 에너지 효율성을 향상하는 데 기여하고 있습니다.

1.2 로봇지능의 발전

1) 인공지능과 로봇의 결합

인공지능(AI)과 로봇 공학의 융합은 산업 현장을 전례 없는 방식으로 변화시키고 있으며, 효율성, 생산성, 안전성을 크게 향상하는 새로운 혁신의 장을 열고 있습니다. AI의 학습 능력과 예측 능력이 로봇의 물리적 능력과 결합되어 작업의 정확도와 효율성을 대폭 향상하고 있으며, 이러한 융합 기술은 제조업을 중심으로 다양한 산업 분야에서 활용되고 있습니다.

분석적 인공지능의 역할이 로봇산업의 핵심 요소로 자리 잡고 있으며, 이 기술은 로봇이 센서를 통해 수집한 방대한 데이터를 효과적으로 처리하고 분석하는 것을 가능하게 합니다. AI는 데이터를 분석하고 학습하여 로봇에게 보다 정교하고 복잡한 작업을 수행할 수 있는 능력을 제공하며, 로봇은 물리적 세계에서 AI의 결정과 계획을 실행에 옮기는 역할을 합니다. 이러한 AI와 로봇의 결합은 단순한 자동화를 넘어서 지능적인 자율화로의 전환을 가능하게 하고 있으며, 미래 산업의 패러다임을 바꾸는 핵심 동력으로 작용하고 있습니다.

2) 기계학습과 딥러닝의 적용

기계학습과 딥러닝 기술의 적용은 로봇이 경험을 통해 학습하고 성능을 지속적으로 향상할 수 있도록 하는 핵심 기술입니다. 많은 현대 로봇은 행동을 실행한 후 결과를 분석하여 피드백을 받으며, 이 피드백은 로봇의 성능을 개선하고 같은 상황에서 더 나은 의사결정을 할 수 있도록 돕는 역할을 합니다.

기계학습 알고리즘을 통해 로봇은 과거 작업 데이터를 분석해 패턴을 파악하고, 이를 기반으로 더욱 정확하고 빠른 작업 수행이 가능해집니다. 비전 시스템을 갖춘 로봇은 딥러닝을 활용하여 객체 인식, 환경 매핑, 상황 판단 등의 복잡한 작업을 수행할 수 있으며, 이러한 기술은 생산 공정의 정확성을 높이고 운영 효율성을 극대화하는 데 기여합니다. 제조 현장에서 발생하는 다양한 변수와 예측하기 어려운 상황들을 보다 효율적으로 관리할 수 있게 하며, 딥러닝 기술의 발전으로 로봇은 단순한 반복 작업을 넘어 창의적이고 적응적인 작업 수행이 가능해지고 있습니다.

3) 컴퓨터 비전과 인식 기술

컴퓨터 비전과 인식 기술은 로봇이 시각적 정보를 처리하고 주변 환경을 이해할 수 있도록 하는 핵심 기술입니다. 카메라, 라이다, 레이더 등의 센서를 통해 수집된 시각적 데이터는 컴퓨터 비전 알고리즘을 통해 처리되어 객체 인식, 거리 측정, 환경 매핑 등의 기능을 수행하며, 이는 로봇이 복잡한 환경에서도 정확하게 작업을 수행할 수 있도록 지원합니다.

자율주행 이동 로봇은 카메라, 레이더, 라이다 등 센서를 탑재하여 주변 환경을 인식하고 부품과 자재를 공급하며, 특정 장소를 학습하면 자유자재로 이동할 수 있는 기능을 갖추고 있습니다. 스마트팩토리에서는 자율주행을 기반으로 정해진 경로 외에도 작업자나 장애물을 피해 효과적으로 움직이는 로봇들이 활용되고 있으며, 컴퓨터 비전 기술의 발전으로 로봇은 복잡한 환경에서도 정확한 객체 인식과 위치 추정이 가능해졌습니다. 이는 제조업, 물류, 의료 등 다양한 분야에서 로봇의 활용도를 크게 높이고 있으며, 실시간 영상 처리와 3D 인식 기술의 발전은 로봇이 더욱 정교하고 안전한 작업을 수행할 수 있도록 지원하고 있습니다.

1.3 로봇 소프트웨어 플랫폼의 진화

로봇 소프트웨어 플랫폼은 하드웨어와 응용 프로그램 사이의 중간 계층 역할을 하며, 로봇 개발의 효율성과 표준화를 크게 향상하고 있습니다. 현대 로봇 소프트웨어 플랫폼은 모듈화 된 구조를 통해 센서 데이터 처리, 모션 제어, 경로 계획, 사용자 인터페이스 등 다양한 기능을 통합적으로 관리하며, 핵심 기술에는 로봇 모델링 및 시뮬레이션, 궤적 계획 및 최적화, 동작 제어 알고리즘, 통신 프로토콜이 포함됩니다.

제어 시스템의 컴퓨팅 성능과 응답 속도가 향상되면서 실시간 제어와 복잡한 알고리즘 처리가 가능해졌으며, 오픈소스 기반의 로봇 운영체제(ROS)와 같은 플랫폼은 개발자들이 로봇 응용 프로그램을 더 쉽게 개발하고 배포할 수 있도록 지원하고 있습니다.

클라우드 기반 로봇 플랫폼의 등장으로 로봇은 원격지에서도 고성능 컴퓨팅 자원을 활용할 수 있게 되었으며, 다수의 로봇이 협업하는 환경에서의 통합 관제와 데이터 공유가 가능해졌습니다. 이러한 소프트웨어 플랫폼의 진화는 로봇 개발 비용을 절감하고 개발 기간을 단축시키는 데 크게 기여하고 있으며, 로봇 산업의 생태계 구축과 기술 혁신을 가속화하는 중요한 역할을 하고 있습니다.

1.4 차세대 로봇 기술 트렌드

차세대 로봇 기술은 인공지능, 5G 통신, 엣지 컴퓨팅, 디지털 트윈 등 첨단 기술과의 융합을 통해 급속히 발전하고 있으며, 이러한 기술들의 융합은 로봇 산업의 새로운 패러다임을 제시하고 있습니다. Sim-to-Real 연구, 즉 시뮬레이션에서 학습한 내용을 실제 환경에서 구현하는 기술이 발전해야 하며, 이는 로봇 상용화의 중요한 과제가 될 것으로 전망됩니다.

NVIDIA Isaac Lab을 사용하여 훈련된 푸리에 인텔리전스 휴머노이드 로봇

협동로봇(Cobot) 기술은 인간과 로봇이 안전하게 협업할 수 있는 환경을 조성하며, 제조업뿐만 아니라 서비스업에서도 광범위하게 활용되고 있습니다. 소프트 로보틱스 기술의 발전으로 유연하고 적응적인 로봇이 개발되어 복잡한 환경에서도 안전한 상호작용이 가능해지고 있으며, 양자 컴퓨팅과 로봇의 결합은 복잡한 최적화 문제를 실시간으로 해결할 수 있는 새로운 가능성을 제시하고 있습니다.

바이오 영감 로봇 기술은 생물학적 구조와 기능을 모방하여 더욱 효율적이고 자연스러운 움직임을 구현하고 있으며, 모듈형 로봇 시스템은 용도에 따라 구성을 변경할 수 있어 다양한 작업에 유연하게 대응할 수 있는 장점을 제공합니다.

이러한 기술 트렌드는 로봇이 단순한 자동화 도구를 넘어 지능적이고 적응적인 파트너로 발전할 수 있는 기반을 마련하고 있으며, 미래 사회의 디지털 전환을 가속화하는 핵심 동력으로 작용할 것으로 전망됩니다.

2. 산업별 로봇 적용 사례와 가치 창출

로봇의 구분의 다양하지만, 크게 보면 제조 로봇과 서비스 로봇 그리고 이외 로봇으로 구분이 가능합니다. 제조 로봇은 공장 자동화의 핵심으로 자리 잡은 로봇으로 자동차 공장 등에서 이미 많은 로봇이 사람을 대체하며 일을 하고 있습니다. 이외 협동 로봇으로 공장에서 사람과 함께 일을 하고 있습니다.

서비스 로봇은 산업별 다양한 영역에서 활용되고 있습니다. 의료, 물류, 농업, 헬스케어 등 다양한 서비스 현장에서 다양한 가치를 제공하고 있습니다.

이러한 다양한 산업 현장에서 사용되고 있는 로봇에 대한 구체적 사례와 어떠한 가치를 제공하고 있는지에 대해서 살펴보고자 합니다.

2.1. 제조업의 로봇 혁신과 스마트 팩토리 구현

현대 제조업에서 스마트팩토리는 디지털 전환의 핵심 동력으로 자리 잡고 있습니다. 스마트팩토리는 설계·개발, 제조 및 유통·물류 등 생산과정 전반에 정보통신기술(ICT)과 디지털 자동화 솔루션을 결합하여 생산성, 품질, 고객만족도를 동시에 향상하는 지능형 생산공장입니다. 이러한 환경에서 팔 관절 4~6개를 탑재한 자율주행 이동로봇(AMR)이 핵심적인 역할을 수행하고 있습니다.

이들 로봇은 성인 2명이 지나갈 수 있는 좁은 복도도 능숙하게 이동하며, 특정 장소를 학습한 후 자유자재로 이동할 수 있는 고도의 자율성을 갖추고 있습니다. 카메라, 레이더, 라이다 등 다양한 센서를 탑재하여 주변 환경을 실시간으로 인식하고, 작업자나 장애물을 효과적으로 회피하면서 부품과 자재를 공급합니다. 특히 AMR에 다관절 로봇 팔을 결합한 형태의 복합 로봇은 더욱 복잡하고 정교한 작업을 수행할 수 있어 스마트팩토리의 핵심 구성 요소로 평가받고 있습니다.

AMR (Autonomous Mobile Robots)

※ AGV : 정해진 경로를 따라 움직이는 무인 운반차
AMR : 고정된 경로로 이동할 수 있는 자율 이동 로봇

제조 공정별 로봇 활용 사례를 살펴보면, 그 성과는 매우 인상적입니다. 한빛이엔지는 첨단 제조로봇 실증사업을 통해 파이프 및 H빔 절단, 가공 공정의 자동화를 구현하여 생산성 69.3% 향상, 불량률 100% 감소, 원가 50% 절감이라는 탁월한 성과를 달성했습니다.

주요 생산공정과 첨단 제조 로봇의 도입

트레스는 선박 러더 제작 공정에 협동형 용접 로봇을 도입하여 생산성 48% 향상, 불량률 45.1% 감소, 원가 12.5% 절감 효과를 거두었고, 한진기공 역시 로봇 기반 형강재 자동절단/가공 시스템을 구축하여 생산성 57.9% 향상, 불량률 100% 감소, 원가 50% 절감 성과를 달성했습니다. 이룸산업의 경우 로봇 기반 자동화 시스템을 통해 생산성 향상 100%, 불량률 감소 100%, 원가절감 66.6%의 놀라운 효율성을 검증했습니다. [1]

자동차 제조업에서는 AI와 로봇의 협력을 통해 차체의 조립, 용접, 페인팅 등의 과정을 정밀하게 처리하고 있으며, 전자제품 조립 라인에서는 미세한 부품의 조립을 로봇이 인간보다 더 정확하게 수행하고 있습니다.

2.2. 물류·유통 분야의 로봇 혁명과 배송 혁신

물류·유통 분야에서 로봇 기술의 도입은 산업 전반의 패러다임을 변화시키고 있다. 물류로봇은 물류 작업이 필요한 현장을 자동화하는 핵심 기술로, 국내외 주요 물류센터에서 광범위하게 활용되고 있습니다.

쿠팡의 대구 풀필먼트센터에는 1,000여 대 이상의 물류로봇이 배치되어 상품의 진열, 적재, 운반 등의 작업을 수행하고 있습니다. 이 센터에서는 AGV(무인운반로봇), 소팅 봇(sorting bot), 무인 지게차(driverless forklift) 등이 유기적으로 연계되어 운영되고 있습니다. 특히 직원에게 상품을 전달하는 방식의 혁신적인 물류기술이 도입되어 기존 업무 단계를 65% 줄이고, 단 2분 안에 수백 개 상품이 진열된 선반을 직원이 받을 수 있게 되었습니다. 이러한 자동화된 물류 프로세스는 1년 365일 연중무휴 효율적인 물류 창고 운영을 가능하게 하며, 아마존의 미국 내 물류센터에서도 AGV와 AMR이 광범위하게 활용되어 물류 효율성 극대화에 기여하고 있습니다.

왼쪽) AGV, (중앙)소팅 봇 (오른쪽) 무인지게차

라스트마일 배송 분야에서의 로봇 기술 활용은 배송 산업의 미래를 재정의하고 있습니다. ARK Invest의 주장에 따르면, 자율 배달 로봇이 마일당 0.06달러에 라스트마일 배송을 가능하며, 이에 따른 그 파급효과는 매우 클 것으로 예상하고 있습니다.

아마존은 이미 배송차 안에 탑재한 로봇 보조 차량을 활용한 신개념 라스트마일 배송 체제의 특허를 진행 중입니다. 이 혁신적인 배송 시스템은 상품을 운반하는 기본 차량(밴, 트럭 등)과 기본 차량에서 최종 목적지까지 상품을 운반하는 보조 차량(로봇)으로 구성됩니다. 기본 차량이 목적지 근처에 도달하면 네트워크가 주변 환경을 자동으로 스캔하여 최적 이동 경로를 보조 차량에 지시하고, 보조 차량은 이를 바탕으로 현관까지 이동해 상품을 최종 배송합니다. 보조 차량에 장착된 카메라와 내비게이션 장비는 안전하고 정확한 배송을 보장하며, 이러한 기술은 배송 인력 부족 문제 해결과 배송 효율성 향상에 크게 기여할 것으로 전망됩니다.

자율 배달 로봇과 인간 운전자의 배송비 비교 /Source: ARK Investment Management LLC, 2018

2.3. 의료·헬스케어 분야의 수술 로봇과 돌봄 혁신

의료 분야에서 수술 로봇의 발전은 의료 혁신을 선도하는 핵심 기술로 부상하고 있습니다. 국내 스타트업 로엔서지컬이 개발한 수술 로봇 '자메닉스(Zamenix)'가 혁신의료기술에 선정되어 실제 병원에서 환자를 대상으로 활용할 수 있는 길이 열었습니다. 이는 혁신의료기술에 국내 스타트업이 개발한 수술 로봇이 선정된 첫 번째 사례로 큰 의미를 갖는다. 자메닉스는 요로결석 환자의 수술에 특화되어 있으며, 로봇이 요도를 통해 지름 3mm의 내시경과 레이저를 정밀하게 삽입한 후 결석을 파괴합니다. 이 로봇은 결석을 요도를 통해 제거할지 여부를 자동으로 판단하고, 레이저로 결석을 파괴할 때도 극도로 정밀한 타격을 가합니다. 특히 환자의 호흡으로 인한 미세한 움직임까지도 실시간으로 계산하여 부작용을 최소화하는 고도의 기술력을 보여줍니다. 서울대병원과의 임상 시험에서 자메닉스는 93.5%의 높은 결석 제거율을 달성했으며, 수술 후 6.5%의 환자에서만 경증 합병증을 보여 뛰어난 안전성을 입증했습니다. [2]

재활 및 돌봄 분야에서의 로봇 기술 활용은 고령화 사회와 의료 인력 부족 문제 해결의 핵심 해법으로 주목받고 있습니다. 한국로봇산업진흥원의 2024년 규제혁신 로봇 실증사업에서는 경증 보행질환 환자를 위한 맞춤형 웨어러블 로봇과 발달장애인 아동의 사회성 강화를 위한 돌봄 로봇 등이 선정되었습니다.

특히 (주)와이닷츠에서 2016년부터 치매예방을 위한 로봇으로 개발한 '피오'의 경우 '피오'를 이용한 치매예방 인지향상 프로그램에서 높은 효과를 보였습니다. 어르신들은 알에서부터 피오를 부화시키는 활동을 시작하여 최소 3개월 이상 함께하면서 높은 애착을 통한 치매예방 효과의 극대화를 나타낼 수 있습니다. 이 과정에서 사용자는 피오에게 말을 가르치고, 동작을 가르치며, 다양한 그림을 함께 그리는 등의 활동을 통해 자연스럽게 인지 능력을 향상합니다.

왼쪽) 자메닉스 오른쪽) 피오

AI와 로봇 기술은 장애인 재활과 특수교육 분야에서 개별 환자의 특성에 맞춤형 지원을 제공하며, 접근성을 대폭 향상하는 탁월한 역할을 수행하고 있다. 특수교육 분야에서는 자폐 아동을 위한 온톨로지 기반 학습 도구와 시각장애인을 위한 로봇 내비게이션 기술이 개발되어 개별 환자의 특성에 맞춘 맞춤형 치료와 재활 프로그램을 제공함으로써 치료 효과를 극대화하고 있습니다.

2.4. 농업·식품 및 건설·인프라 분야의 로봇 혁신

농업·식품 분야에서 로봇 기술의 도입은 농업 생산성 향상과 식품 안전성 확보라는 두 가지 핵심 목표를 동시에 달성하고 있습니다. 스마트 팜에서는 로봇이 작물의 성장 상태를 실시간으로 모니터링하고 수확 작업을 자동으로 처리하여 농업 효율성을 혁신적으로 향상하고 있습니다. 농업용 로봇은 파종, 물 주기, 비료 살포, 병해충 방제, 수확 등 전 농작업 과정을 자동화하여 농촌 지역의 심각한 인력 부족 문제를 해결하고 생산성을 대폭 증대시키고 있습니다. 정밀농업 기술과 결합된 로봇은 GPS와 다양한 센서를 활용하여 작물의 상태를 실시간으로 정밀 모니터링하고, 필요한 곳에만 정확한 양의 물과 비료를 공급하는 지능형 농업을 실현하고 있습니다. 드론을 활용한 농업용 로봇은 광활한 농지를 효율적으로 관리하고 작물의 생육 상태를 정확하게 파악할 수 있어 대규모 농업 경영에 혁신을 가져오고 있고, 식품 가공 분야에서는 로봇이 식품의 분류, 포장, 품질 검사 등의 핵심 작업을 수행하여 식품 안전성을 확보하고 생산 효율성을 크게 향상하고 있습니다.

건설·인프라 분야에서 로봇 기술의 활용은 작업 안전성 향상과 생산성 증대라는 건설업계의 숙원을 해결하는 핵심 솔루션으로 자리 잡고 있습니다. 건설 현장의 로봇은 위험한 고소 작업이나 중량물 운반 작업을 대신 수행하여 작업자의 안전을 보장하고 작업 효율성을 대폭 향상하고 있고, 3D 프린팅 로봇은 건축 자재를 자동으로 적층 하여 건물을 건설하는 혁신적인 기술로 발전하고 있으며, 건설 시간을 획기적으로 단축하고 인건비를 대폭 절감하는 효과를 제공하고 있습니다.

철근 조립 로봇은 복잡한 철근 구조물을 밀리미터 단위의 정확도로 조립하여 건설 품질을 향상하고 작업 시간을 대폭 단축합니다. 콘크리트 타설 로봇은 균일한 품질의 콘크리트를 정확한 위치에 타설 하여 구조물의 안전성과 내구성을 확보하며, 건설 현장 모니터링 로봇은 공사 진행 상황을 실시간으로 감시하고 안전 위험 요소를 사전에 감지하여 사고를 예방합니다. 인프라 점검 로봇은 교량, 터널, 도로 등의 시설물을 정기적으로 점검하여 구조적 결함을 조기에 발견하고 예방적 유지보수 계획 수립에 핵심적인 역할을 하고 있습니다.

왼쪽) 3D 프린트 로봇 오른쪽) 케이블 교량 안전점검 및 유지관리를 위한 케이블 등반 로봇

2.5. 서비스·접객 분야와 로봇 기술 실증 현황

서비스·접객 분야에서 로봇 도입이 급속히 확산되고 있으며, 이는 고객 서비스 품질 향상과 운영 효율성 개선에 실질적으로 기여하고 있습니다.

서울 드래곤시티호텔에서는 엘리베이터 연동 자율주행 배달 로봇 3대를 도입하여 호텔 기본 물품 및 룸서비스 배송을 자동화함으로써 호텔 근로자의 업무 부담을 경감하고 비대면 서비스를 선호하는 고객의 편의성을 향상합니다.

연세의료원에서는 의료진과 환자의 편의 증진 및 스마트 병원으로의 전환을 위한 로봇통합관제 기반 다종 서비스로봇 대규모 융합 실증을 수행하고 있으며, 계명대학교 동산의료원에서도 의료 서비스 개선 및 공공 편의성 증대를 위한 대규모 로봇 협업형 병원 실증을 추진하고 있습니다.

왼쪽) 호텔 로봇 / 오른쪽) 병원 서비스 로봇

충청북도청에서는 충북도민 대상 '체감형 로봇' 스마트 행정서비스 실증을 추진하여 공공 서비스의 디지털 전환을 도모하고 있으며, 울산시 남구에서는 인공지능 로봇을 도입해 청사 민원실 상시 방역을 실시하고 3년간 시범 운영을 통해 보건소 등 추가 도입 여부를 결정할 예정입니다.

이러한 서비스 로봇의 도입은 인력 부족 문제를 효과적으로 해결하고 24시간 무중단 서비스 제공을 가능하게 하여 고객 만족도를 크게 향상할 것으로 보고 있습니다. 국내 로봇 기술 실증 사업은 정부 주도로 체계적이고 활발하게 추진되고 있으며, 다양한 분야에서 주목할 만한 성과를 거두고 있다. 한국로봇산업진흥원의 2024년 규제혁신 로봇 실증사업에서는 총 24개 과제가 최종 선정되어 서비스로봇의 활용모델 개발과제 9개, 개조개량 및 검증 과제 2개, 수요처 맞춤 로봇 제작 및 실증·보급 과제 13개가 체계적으로 진행되고 있습니다.

3. 로봇 기술 상용화 과정과 미래 전망

로봇 기술이 실증에서 상용화까지 도달하는 과정은 다단계의 엄격한 검증과 지속적인 개선을 거쳐야 하는 복잡하고 체계적인 과정입니다. 로봇 기술의 성공적인 상용화를 위해서는 연구 개발, 제품 스펙 설정, 양산 역량이라는 세 가지 핵심 요소가 균형 있게 발전해야 하며, 새로운 제품이 상용화되기 전에 반드시 세 가지 필터를 통과해야 합니다.

첫 번째는 기술적 검증 단계로, 실험실의 통제된 환경에서 실제 현장의 복잡하고 예측 불가능한 환경으로의 기술 이전이 성공적으로 이루어져야 합니다. 두 번째는 경제적 타당성 검증 단계로, 로봇 도입으로 인한 비용 절감 효과와 생산성 향상이 초기 투자 비용과 운영 비용을 명확히 상회해야 합니다. 세 번째는 시장 수용성 검증 단계로, 최종 사용자들이 로봇 기술을 자연스럽게 받아들이고 효과적으로 활용할 수 있어야 합니다. 상용화 과정에서 직면하는 주요 과제로는 대량 생산을 위한 제조 공정 최적화, 엄격한 품질 관리 시스템 구축, 포괄적인 사후 서비스 체계 확립, 지속적인 기술 업데이트와 성능 개선 등이 필요합니다.

출처

1. 한국로봇융합연구원 | 2024년 첨단제조로봇 실증사업 성공 사례

2. 의료기기뉴스라인 | 로엔서지컬, 신장결석 수술로봇 ‘자메닉스’ AI 기능 강화 | 2024.06

3. 로봇신문 | 한국로봇산업진흥원, 규제혁신 로봇 실증사업 24개 과제 최종 선정 | 2024.05

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